Los microrrobots ya están aquí

Nos ayudarán a curar enfermedades, hacer trabajos peligrosos, construir edificios, combatir plagas... Así es el universo emergente de los nuevos microrrobots.

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La menor de estas máquinas, de nueve gramos de peso, trepa por un cristal cargando un kilo a sus espaldas. La mayor, de doce gramos, arrastra pesas de veinte kilos sobre una superficie horizontal. Lo consiguen gracias a un mecanismo de adherencia imposible de reproducir en un robot de mayor escala, una goma que aumenta tanto la fricción que hace posible tirar de estos objetos con un hilo enrollado a una bobina y un pequeño motor eléctrico.

Estos ingenios forman parte de la familia de los microrrobots, dispositivos a menudo tan avanzados como los androides que vemos en ferias tecnológicas o vídeos de YouTube, pero cuyas dimensiones se miden en milímetros o unos pocos centímetros. Aprovechan las ventajas del mundo a escala reducida de los insectos y podrían desempeñar un papel determinante en nuestro futuro. Para ser precisos, el término microrrobot define máquinas con unas dimensiones características inferiores a un milímetro de longitud, aunque, por lo general, se considera como tal cualquier dispositivo del tamaño aproximado de un insecto –o con propiedades biomecánicas parecidas a las de este–. “Los humanos luchan contra la gravedad y la fricción para transportar objetos o desplazarse, pero a escalas menores se pueden aprovechar otras propiedades y fuerzas para las tareas requeridas”, afirma el ingeniero Christensen.

Algunos caminan sobre el agua

Cualquier autómata que opere en ese plano pertenece al grupo de los microrrobots, pero podemos seguir bajando de escala. La nanorrobótica es también una disciplina en auge y engloba las máquinas de menos de diez micrómetros de tamaño; un micrómetro o micra equivale a la millonésima parte de un metro. La diferencia no es solo de dimensiones. Si la microrrobótica está diseñada para actuar en un mundo de dimensiones humanas, la nanorrobótica suele centrarse en la manipulación a nivel molecular.

Lo consigue utilizando sistemas microelectromecánicos, también conocidos como MEMS, por sus siglas en inglés. Se trata de engranajes, pinzas y motores de dimensiones increíblemente pequeñas fabricados en silicio o polímeros y metales inteligentes capaces de reaccionar y moverse ante la presencia de corrientes eléctricas. Buscar un límite claro entre ambas disciplinas puede ser complicado. Uno de los nanorrobots más pequeños tiene 130 micrómetros de longitud. Es un pequeño filamento de un grosor inferior al de un pelo humano y se mueve por una superficie de electrodos que le proporcionan la energía necesaria. Este llamativo experimento ha salido de los laboratorios de la Universidad de Dartmouth (EE. UU.), y de momento no tiene una función clara. Pero otros ingenios liliputienses similares sí la poseen.

Científicos de la Universidad de Hong Kong han creado un robot de dimensiones parecidas que lleva medicamentos hasta áreas concretas dentro del cuerpo humano. Aún no han desarrollado un prototipo funcional, pero este género de dispositivos podría ayudar a combatir enfermedades que no tienen una cura fácil o requieren de cirugía arriesgada y de alta precisión. El Premio Nobel de Química concedido el pasado octubre ha respaldado estas probaturas. El galardón recayó en el británico Fraser Stoddart, el holandés Bernard Feringa y el francés Jean-Pierre Sauvage por diseñar y producir máquinas moleculares. Estas moléculas controlables mediante el suministro de luz, calor, carga eléctrica u otra forma de energía se combinan, por ejemplo, para formar ejes y aros entrelazados que componen estructuras 50.000 veces más finas que un cabello, como logró Sauvage, quien también hizo rotar una molécula de forma controlada en torno a otra.

Estas máquinas consumen menos energía que las de mayor tamaño y son más baratas de fabricar, porque necesitan menos materiales y se ensamblan en serie.

Más sostenible, rápido y económico

Nos encontramos en un campo que interesa a los ejércitos, las compañías de biotecnología y hasta las empresas constructoras, por razones varias. Estas máquinas consumen menos energía que las de mayor tamaño y son más baratas de fabricar, porque necesitan menos materiales y se ensamblan en serie. Es posible dotarlas de nuevos sistemas de propulsión y locomoción sin sentido en dispositivos voluminosos, como la adherencia magnética o electrostática, y de alas ultraligeras en forma de membrana similares a las de abejas, libélulas, moscas y mosquitos.

Pueden también aprovechar nuevas formas de alimentación, como pequeños paneles solares o generadores termoeléctricos que crean corriente si hay mínimas variaciones de temperatura, o fuentes de carga inalámbricas de largo alcance que serían incapaces de mover un motor de gran tamaño o alimentar un microprocesador convencional; y su pequeñez las hace idóneas en medicina, ya que pueden actuar dentro del cuerpo sin necesidad de recurrir a la cirugía.

La mayor ventaja de estos robots, salvadas las dificultades de su construcción, que tratamos en la siguiente parte del dossier, no está en lo que logran de forma individual, sino trabajando juntos. "La precisión que se puede lograr en su control posibilita que colaboren con una redundancia mínima y que sumen sus capacidades de forma lineal", asegura Christensen. Sincronizados, dos docenas de sus MicroTugs consiguen tirar de un coche mediano.

Podrán autorrepararse

Estas posibilidades han cambiado la visión de muchos científicos, que ya no ven la robótica futura como un universo de androides que nos ayuden en las tareas más extenuantes o peligrosas, sino como un entorno poblado por enjambres de pequeños autómatas de todo tipo que desempeñarán trabajos que somos incapaces de realizar, o que requieren una gran inversión de tiempo y esfuerzo, desde el transporte de medicamentos a las partes del cuerpo afectadas por una enfermedad hasta la construcción de edificios.

Estos robots fabricarán copias de sí mismos, reciclarán y aprovecharán materiales­ cercanos y compensarán cualquier avería que se produzca en una unidad. Si hoy se estropea el brazo mecánico de una fábrica, por ejemplo, la línea de montaje debe pararse hasta que se repara. En un porvenir de microrrobots, la producción continuaría sin interrupciones, porque los propios autómatas repararían a su compañero o uno nuevo ocuparía su lugar en unos pocos segundos.

Júntalos, actívalos y échate a dormir

La construcción y otras industrias también se beneficiarán de estos avances. La empresa SRI International posee una plataforma de fabricación que emplea microrrobots de unos milímetros de longitud para erigir estructuras. La clave de su desarrollo es una superficie inteligente que los alimenta y los mueve a la posición deseada. Gracias a ella, los autómatas no necesitan una batería propia para funcionar. Sobre esta superficie se distribuyen decenas de estos ingenios, cada uno equipado con las herramientas de trabajo necesarias y programado para una tarea concreta, como construir un andamio o manipular pequeñas cantidades de líquidos. Si hace falta, incluso pueden crear herramientas.

Los avances en miniaturización de componentes y nuevos materiales permitirán construir pronto autómatas de mayor eficiencia y aptos para tareas más complejas. Parte del encanto del reto reside en ver hasta dónde llegaremos, qué utilidades encontraremos a los instrumentos más fascinantes que hemos creado. Como dijo en 1959 el físico Richard Feynman en su famosa charla Hay mucho sitio al fondo, “estas micromáquinas resultarán al final más o menos útiles, pero no cabe duda de que serán muy divertidas de fabricar”.

Imágenes: Bae Systems / Greg Campbell - Universidad de Stanford / Technion

Etiquetas: futurorobotstecnología

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